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节点混凝土论文范文

Based on the importance of joints in reinforced concrete frame structure, this paper provides a reference for joints design in this structure system, and discusses the load mechani论文范文 of reinforced concrete frame structure joints, then analyzes some measures and main points in improving asei论文范文atic performance and structural design of the joints.

Key words:reinforced concrete,frame structure,joint design

收稿日期：20120213.

作者简介：谭文君（1977）,工程师.

Email:twjnj_509@163.com

钢筋混凝土结构的节点（梁柱节点,次梁主梁节点等）在建筑工程中起着很重要的作用.在框架结构中,节点是连接梁柱的重要部分,起着传递、分配内力和维持结构整体性的作用.但框架结构节点易受各种内在、外在因素的影响,实际工程中,钢筋混凝土结构最易发生破坏的部位往往就是节点区.鉴于钢筋混凝土框架结构节点区的上述特点,对它的设计需采取比其它部位更高的要求.节点区的基本要求为：梁、柱等构件端部的弯矩、剪力、轴力必须通过节点区有效地向其相邻的各支承构件传递.由于目前设计施工中越来越倾向于采用大直径的钢筋和高强度混凝土,导致承担相同荷载时所需构件截面变小,节点区的截面尺寸也随之减小,形成对节点区受力不利的局面,因此对节点区的设计和构造要求变得更高,必须引起足够的重视.

1节点的受力机理

梁柱节点区是指框架结构中混凝土梁和柱连接部位梁高范围内的柱.设计节点区所用的力并不是通过框架分析计算得到的,而是通过构件的名义承载力计算得到的.非抗震框架结构及抗震等级为四级的框架结构中间节点因左、右梁端只受负弯矩作用,计算节点中作用的剪力时所用的弯矩为两弯矩绝对值相减,产生的剪力较小,通常不需要验算节点受剪承载力,只需采用构造措施；一、二、论文范文抗震等级的框架结构中间节点两侧受异号弯矩,计算节点中所受剪力时所用的弯矩为两侧弯矩绝对值相加,得到的剪力较大,必须验算节点受剪承载力.

钢筋混凝土框架结构节点的受力机理是指结构在荷载作用下,梁、板、柱构件受力后如何通过节点核心区传递给支座,以及结构由此产生的不同的行为表现或破坏形式.目前,节点受力机理主要有三种理论：斜压杆机理、剪摩擦机理和桁架机理.这三种框架节点的受力机理各有其特点,被应用于描述各种不同的破坏形式和不同国家的设计规范中.例如,新西兰以斜压杆和桁架机理共同作用为依据来设计框架节点,而美国主要采用剪摩擦机理和斜压杆机理,我国则主要着眼于节点核心区的宏观受力性能,未涉及受力机理研究.

2节点设计准则

在钢筋混凝土框架中,节点设计的基本要求如下：

1)节点应表现出与其相邻构件相同的使用荷载特性,节点的承载力不应低于其连接构件的承载力（强节点,弱构件）；

2)梁,柱纵筋在节点区应可靠锚固（强节点,强锚固）；

3)节点应具有足够的强度,足以抵抗最不利荷载条件下相邻构件所承受的内力,还必须有足够的安全系数,以抵抗各种偶遇荷载或设计中未考虑到的荷载；

4)多遇地震时,节点应处在弹性范围内；罕遇地震时,节点承载力允许有一定程度的降低,但不得危及竖向荷载的传递；

5)在满足承载力要求的条件下,节点构造应尽量简单,节点配筋应注意不应过分增加施工难度,以免影响施工效果；

6)梁柱节点的设计可以采用极限强度设计法,以充分利用材料.

3节点设计时要注意的因素

在地震作用下,框架节点承受的水平剪力很大,容易使节点区产生剪切脆性破坏.其主要破坏特征为：节点核心区混凝土出现斜向交叉裂缝；柱纵向钢筋和混凝土之间的粘结力退化,混凝土开裂,保护层剥落；纵向混凝土压屈成灯笼状等,最终造成节点核心区破坏,其功能失效,同时也意味着与节点相连的全部梁、柱失效,结构丧失承载力.影响框架结构节点抗剪强度的主要因素有以下方面：

3.1材料性能

混凝土强度直接影响框架节点抗剪承载力.根据混凝土结构设计规范（GB50010—2010）,在梁柱截面不变的情况下,提高混凝土强度等级能提高框架梁柱节点核心区的受剪承载力.因此在其余条件一定的情况下,混凝土强度越高,则所需的梁、柱构件截面尺寸越小,节点核心区混凝土承受剪力的截面也相应减小,在配箍率一定的条件下,不利于其抗震.

采用较低强度等级的混凝土时,会使水平剪力作用下节点处于过高的平均剪应力状态,造成节点区裂缝过早出现,导致混凝土碎裂,同时框架梁纵向钢筋在节点处的锚固效果也会受到影响.在水平剪力作用下,节点处混凝土与框架梁纵向钢筋之间的粘结力退化,纵筋与混凝土产生相对移动,影响到梁端塑性铰的形成,不利于内力重分布,强柱弱梁的设计无法满足而失效.

3.2轴压比

试验研究表明,在一定范围内轴向压力可提高框架节点核心区混凝土的抗剪承载力.由于柱轴向压力的作用,在框架节点核心区混凝土开裂以前,柱截面受压区面积加大,斜压杆作用加强.当混凝土出现裂缝时,混凝土块体间产生咬合力.随着轴压比的增大,抗剪承载力相应增大,但当轴压比超过某一临界值时,框架节点受压区混凝土产生微裂缝,使混凝土压碎,抗剪承载力反而降低.

3.3水平箍筋

在框架节点内配置水平封闭箍筋,一方面能够承担一部分水平剪力,提高节点区抗剪承载力；另一方面箍筋能对核心区混凝土产生约束作用,使其传递轴向荷载的能力提高.试验结果表明,若配箍率适当,当框架节点核心区出现贯通裂缝后,混凝土还能够继续承担剪力,直至箍筋全部屈服.也就是说,箍筋屈服时混凝土也正好剪坏,混凝土与箍筋同时达到极限承载力,使节点核心区在破坏时达到最大受剪承载力.当节点处未配置箍筋或箍筋配置过少时,在剪力和压力共同作用下,箍筋不能对节点核心区混凝土起到足够的约束作用,混凝土强度无法得到充分发挥,节点核心区就可能出现斜拉破坏或斜压破坏.而当节点核心区配箍率较高时,当混凝土出现贯通斜裂缝时,混凝土达到抗剪承载力极值,但箍筋应力还很低,即箍筋屈服晚于混凝土破坏,使得箍筋作用不能充分发挥,节点核心区的抗剪承载力也达不到最大值.因此必须控制剪压比,即限制核心区体积配箍率,避免框架节点核心区混凝土的破坏先于箍筋的屈服.

梁柱节点混凝土浇筑:梁柱节点混凝土的施工方法

3.4竖向箍筋

节点受水平反复荷载作用时,当节点核心区混凝土出现交叉斜裂缝后,剪力的传递由斜压杆作用过渡到桁架抗剪机制,即水平箍筋承担水平分力、柱纵筋承担竖向分力,平行于斜裂缝的混凝土骨料咬合力也承受一部分剪力.设置竖向箍筋可承担一部分节点区的竖向剪力分量,减少混凝土承担的荷载,从而提高了框架节点的抗剪承载力,但缺点是施工不太方便.

3.5柱纵向钢筋

通常根据抗弯要求或构造规定,柱截面的高度方向均应配置一定数量的纵向钢筋.这些纵筋与水平箍筋共同对框架节点核心区混凝土形成双向约束,可以在一定程度上提高节点抗剪承载力.但提高效果不如增加水平箍筋那样显著.

3.6楼板

当框架节点周围存在楼板时,板中与梁平行的钢筋与梁上部的受力筋共同作用,使楼板对节点核心区起到约束作用,则相应地可以提高节点的抗剪承载力.

4节点构造设计要点

尽量使节点的混凝土强度等级与柱的相同或相近,这样就可以保证节点的强度和延性的要求.实际施工过程中,应使节点处的混凝土强度等级与柱的混凝土强度等级相差不超过5 MPa.节点中必须配置足够的箍筋,使之对核心区混凝土起到足够的约束作用,使混凝土处于多向受压的有利状态,提高其强度和变形能力,防止混凝土发生剪切破坏,增强节点延性.抗震设计时节点内配筋除应满足计算的承载能力要求外,还应符合相关的构造要求.节点核心区内一律采用封闭式箍筋,抗震设计时节点内的封闭箍筋末端应有135°弯钩,弯钩端部直线长度不小于10倍的箍筋直径,以保证钢筋锚固牢靠.柱中的纵筋在节点范围内宜保持上下贯通,梁上部钢筋也应贯通中间节点,梁端、柱顶钢筋均应按照相应构造要求设置,保证其在节点内的锚固坚固可靠.

4.1强柱弱梁节点的核算

一般情况下框架柱的延性要比梁的小,因此对抗震等级为一、二、论文范文的框架节点,必须严格按照“强柱弱梁”的要求,提高柱端受弯承载力的设计值,使柱端受弯承载力比梁端的大,以保证梁上先出现塑性铰,防止框架柱首先出现塑性铰进而发生屈服,导致严重后果.

4.2框架节点截面设计

调查表明,框架节点区的破坏与节点处梁柱破坏的先后顺序关系很大,不同烈度地震作用下结构进入非弹性的程度也不同.在抗震设计时应注意保证节点具有一定的强度储备,节点的截面尺寸、核心区混凝土的强度等级都是直接影响结点质量的重要因素.同时,梁对节点有明显的约束作用,当结点四边都有梁约束时,核心区混凝土处于多向受压的受力状态,其强度得到提高,从而能提高节点的抗剪承载力,这些有利因素在设计时也应加以考虑.

4.3框架节点抗剪验算

节点的水平剪力,通常由混凝土斜压杆和箍筋共同承担.当进行非抗震设计和四级抗震等级框架设计时,节点可以不进行抗剪验算,只需按构造要求配置钢筋.试验表明,在一定范围内,随着柱端轴力的增大,混凝土斜压杆截面积也相应增大,但当轴压比增大到一定程度,即使再增加柱的轴压比节点抗剪承载力也不再提高.因此,为了防止混凝土压溃先于受拉钢筋屈服,使柱子发生剪切破坏,应限制大偏压状态下柱子的轴压比.

5结语

总之,通过对钢筋混凝土框架节点的受力原理以及提高钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素和节点设计要素的分析,我们得知在设计钢筋混凝土框架节点时,要综合“概念设计”和“构造措施”,确保结构设计安全和经济.

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